Змішувач для полімерних матеріалів

1. Смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус с полостью, в которой установлен вал, а по внутренней поверхности корпуса закреплены неподвижные диски, в зазорах между которыми расположены подвижные диски, закрепленные на валу, причем на прилегающих торцовых поверхностях подвижных и неподвижных дисков выполнены углубления, размещенные так, что углубления одного диска сообщены между собой через углубления другого диска, отличающийся 28452 щихся из одного и того же углубления в разные стороны, создавая новые поверхности раздела за счет сдвига, среза и переворачивания порций полимера в углублениях. Поставленная задача решается за счет того, что в конструкции смесителя для полимерных материалов, содержащем корпус с полостью, в которой установлен вал, а по внутренней поверхности корпуса закреплены неподвижные диски, в зазорах между которыми расположены подвижные диски, закрепленные на валу, причем на прилегающих торцовых поверхностях подвижных и неподвижных дисков выполнены углубления, размещенные так, что углубления одного диска сообщены между собой через углубления другого диска, новым является то, что углубления подвижных и неподвижных дисков размещены по концентрическим окружностям и образуют на прилегающих торцовых поверхностях дисков сопрягающиеся окружные ряды, причем по меньшей мере одно углубление окружного ряда размещено с возможностью соединения по меньшей мере с одним сквозным отверстием, выполненным в теле диска. По меньшей мере на одной из двух прилегающих торцовых поверхностей смежных дисков, выполнено по меньшей мере одно дополнительное углубление для сообщения смежных сопрягающихся окружных рядов углублений, размещенных на другой прилегающей торцовой поверхности и смещенных относительно друг друга в радиальном направлении. По меньшей мере в одном из сопряженных окружных рядов количество углублений, выполненных на двух прилегающих торцовых поверхностях дисков отличается друг от друга. Сущность изобретения поясняют чертежи. На фиг. 1 показан продольный разрез смесителя для полимерных материалов; на фиг. 2 - его поперечное сечение и схема расположения сообщенных углублений и сквозных отверстий смежных дисков. Смеситель для полимерных материалов содержит корпус 1 (фиг. 1) с полостью 2, в которой установлен вал 3, а по внутренней поверхности 4 корпуса 1 закреплены неподвижные диски 5, в зазорах 6, между которыми расположены подвижные диски 7, закрепленные на валу 3. На прилегающих торцовых поверхностях 8 и 9 соответственно подвижных 7 и неподвижных 5 дисков выполнены углубления 10 и 11, размещенные так, что углубления 10 сообщены между собой только через углубления 11 и наоборот (фиг. 2). Углубления 10 и 11 размещены по концентрическим окружностям и совместно образуют сопрягающиеся ряды 12 и 13, 14 и 15, 16 и 17 (фиг. 2), удаленные от центральной оси смесителя на расстояния R1, R2, R3 соответственно. В пределах торцовых поверхностей 8 и 9 окружные ряды 12, 14 и 16 углублений 10 и 13, 15 и 17 углублений 11 смещены относительно друг друга в радиальном направлении, например, на величину DR. Углубления 10 рядов 12, 14 и 16 соединены со сквозными отверстиям 18, а углубления 11 рядов 13, 15 и 17 - со сквозными отверстиями 19. Сквозные отверстия 18 выполнены в теле дисков 7, а сквозные отверстия 19 - дисков 5. Дополнительные углубления 20, 21 и 22 на торцовых поверхностях 8 дис ков 7 выполнены для сообщения углублений 11 рядов 13, 15 и 17 (фиг. 1), смещенных относительно друг друга в радиальном направлении. На фиг. 2 показано, что в двух сопряженных рядах 14 и 15 количество углублений 11 превышает количество углублений 10 (на четыре углубления). На фиг. 2 углубления 10 заштрихованы, углубления 11 - светлые. Смеситель для полимерных материалов работает следующим образом. Расплав полимера, состоящий из различных компонентов, поступает в полость 2 (фиг. 1) корпуса 1 и равномерно распределяется в поперечном сечении смесителя по торцовой поверхности 8 диска 7, вращающегося на валу 3. Через сквозные отверстия 18 подвижного диска 7 расплав полимера в виде струйных потоков вливается в углубления 10 рядов 12, 14 и 16 (фиг. 2). При вращении диска 7 углубления 10 рядов 12, 14 и 16 периодически сообщают между собой углубления 11 рядов 13, 15 и 17, выполненных на торцовой поверхности 9 диска 5, закрепленного на внутренней поверхности 4 корпуса 1. Торцовые поверхности 8 и 9 прилегают друг к другу. Так как ряды 12 и 13, 14 и 15, 16 и 17 удалены от центральной оси смесителя на одинаковые расстояния соответственно R1, R2 и R3, то эти ряды сопрягаются и расплав полимера, вытекающий из сквозных отверстий 18, двигается по окружности через сообщенные углубления 10 и 11 (фиг. 2) и сливается в сквозных отверстиях 19 диска 5. При вращении диска 7 возможны три основные случая относительного расположения углублений и сквозных отверстий. Первый случай показан на фиг. 2 для рядов 12 и 13 углублений 10 и 11. При этом углубления 10 ряда 12 диска 7 сообщают углубления 11 ряда 13 диска 5 и расплав полимера, перетекая из углублений 10 в углубления 11 и наоборот, стремится из сквозных отверстий 18 диска 7 в сквозные отверстия 19 диска 5. Так как сквозные отверстия 18 расположены между сквозными отверстиями 19, то в сквозные отверстия 19 из сквозных отверстий 18 расплав полимера может двигаться одновременно в двух противоположных направлениях: по часовой стрелке и против часовой стрелки. Причем скорость движения полимера в этих направлениях не одинакова и зависит от числа сообщенных углублений, расположенных между сквозными отверстиями 18 и 19. Это число углублений непрерывно изменяется при вращении диска 7. При вращении диска 7 изменяются не только скорость движения полимера, но и направление его движения через отдельные углубления 11, так как сквозные отверстия 18, запитывающие углубления 11 расплавом полимера, также вращаются по окружности, изменяя свое положение относительно неподвижных углублений 11 и сквозных отверстий 19. Таким образом в процессе работы смесителя через одно и тоже углубление 11 расплав полимера двигается с разной скоростью и в разных направлениях, что приводит к изменению направления и скорости образования новых поверхностей раздела, интенсификации их контакта к повышению эффективности смешения. Второй случай расположения углублений и сквозных отверстий показан на фиг. 2 для рядов 14 и 15 углублений 10 и 11. В этом случае уг 2 28452 лубления 10 и 11 накладываются друг на друга, а сквозные отверстия 18 и 19 не сообщаются. В этом положении расплав полимера не двигается через углубления и сквозные отверстия. Третий случай (не показан на фиг. 1 и 2) - углубления 10 и 11 также как во втором случае накладываются друг на друга и движение полимера через них не происходит, но сквозные отверстия 18 и 19 сообщены и полимер двигается через них. Указанные случаи последовательно реализуются при вращении диска 7. На фиг. 2 ряды 16 и 17 углублений 10 и 11 находятся в положении, характерном для первого случая. Следует отметить, что эффективность смешения повышается также из-за интенсификации поперечных радиальных перемещений полимера, вызываемых тем, что ряды углублений, расположенных соответственно на расстояния R1, R2 и R3 периодически отключаются и не участвуют в процессе смешения (второй случай). На фиг. 2 отключены ряды 14 и 15 и расплав полимера из полости 2 или зазора 6 двигается к рядам 12 и 13, 16 и 17. При вращении диска 7 могут отключиться ряды 12 и 13, или 16 и 17, или одновременно 12, 13, 16 и 17. Это вызовет изменение направления и скорости движения полимера в радиальном направлении. Так как такие отключения и включения рядов углублений происходят непрерывно при вращении диска 7, то и непрерывно происходит смена направлений радиальных перемещений полимера, что улучшает смешение. Такой механизм смешения обеспечивает непрерывное образование струйных потоков через сквозные отверстия и из них элементарных порций полимера, подвергающихся в углублениях интенсивному сдвигу, срезу и переворачиванию, образование с разной скоростью и в разных направлениях новых поверхностей раздела полимера, интенсификацию поверхностей их контакта, усреднение распределения ингредиентов в объеме смеси и повышение эффективности смешения. В варианте конструктивного выполнения смесителя предусмотрена возможность перераспределения массы расплава полимера между окружными рядами углублений, что повышает эффективность смешения. Из окружного ряда 13 углублений 11 (фиг. 1) расплав полимера перетекает через дополнительное углубление 21 в углубления 11 ряда 15, а затем из них в углубления 11 ряда 17 через дополнительные углубления 20. Переместившись таким образом из центральной части смесителя на периферию часть массы полимера продолжает свое движение к выходу из смесителя. Перед выходом из смесителя через сквозные отверстия 19 часть расплава полимера через дополнительные углубления 22 перемещается из углублений 11 ряда 17 в углубления 11 ряда 15. При движении расплава полимера в углублениях 10 и 11 рядов 14 и 15 (фиг. 2) при разном количестве углублений в рядах интенсифицируются окружные перемещения полимера, которые происходят с более высокой скоростью через меньшее число углублений. Конструкция смесителя позволяет существенно повысить эффективность смешения полимерных материалов путем организации интенсивных окружных потоков полимера, обеспечивающих непрерывное образование новых поверхностей раздела полимера в условиях непрерывной смены направления и скорости движения полимера через углубления, запитки углублений струйными потоками с образованием порции полимера, их интенсивного сдвига, среза и переворачивания для интенсификации распределения поверхностей контакта, усреднения ингредиентов в объеме смеси. Таким образом в смесителе для полимерных материалов достигается повышение эффективности смешения по сравнению с известными конструкциями смесителей позволяющее повысить качество получаемой продукции, не изменяя основной технологической схемы процесса. 3 28452 Фиг. 1 Фиг. 2 4 28452 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 5